Sydeny est maintenant agent double pour le compte de la CIA et son agent de liaison est l'agent vaughn. Sloane, le chef du SD-6, l'envoie elle et son partenaire Dixon en mission à Moscou : ils sont chargés de récupérer des fichiers volés contenant des information sur des arsenaux nucléaires sovietico-américains.Ceux-ci apprennent à Sloane qu'une bombe nucléaire datant de la guerre froide est cachée quelque part aux USA, Sydney est chargée de la retrouver. Vaughn l'informe ensuite que le SD-6 a vendu la bombe à un trafiquant du nom de Ineni Hassan.la CIA la charge de la retrouver et de la détruire ...

La vie de Sydney est en danger quand elle doit aller à Madrid, retrouver un parchemin de 500 ans avec une série de chiffres et rencontre l'agent du K-D, Anna Espinosa. Pendant ce temps, Will cherche la cause de la mort de Danny et découvre une anomalie très étrange.

Sydney et Dixon vont dans une dangereuse affaire pour protéger un membre de l'OMC. Francie confronte Charlie à propos de son rendez-vous amoureux avec une autre femme et Will continue de chercher la vérité sur le meurtre de Danny.

Sydney va incognito dans un hôpital psychiatrique pour avoir des informations de la part de Shepard, un homme qui a été programmé pour être un tueur endormi. Pendant ce temps, Sydney commence à être convaincue que son père est responsable de la mort de sa mère 20 ans plus tôt. Will découvre la véritable identité de la femme qui affirme avoir eu une relation avec Danny et Francie découvre que son mari n'a aucune relation avec une autre femme. Marshall découvre lui, que le virus implanté dans les ordinateurs du SD-6 a été envoyé par la CIA.

En aidant Shepard à sortir de son asile à Bucarest, Sydney découvre la choquante connection qu'il a avec son passé. Pendant ce temps après avoir traqué le virus de la CIA, Sloane est confronté au représentant de l'Alliance, Alain Christophe qui suggère que une ou plusieurs taupes auraient infiltré le SD-6. Will continue d'enquêter sur la femme qui affirme avoir été la maîtresse de Danny et Sydney découvre la vérité sur l'implication de son père dans la mort de sa mère 20 ans avant.

Après l'assaut sur SD-6 par une organisation secrète, Sydney découvre que le clan rival FTL a été attaqué et son leader exécuté exactement à la même date. Sloane, lui explique que ce groupe mystérieux a contacté K-Directorate, leur proposant de partager l'information. L'objectif de SD-6 est de déterminer le moment et l'endroit du rendez-vous entre ce groupe mystérieux et K-Directorate ...